Микропроцессорное устройство контроля и защиты для бортовых систем управления подвижного состава железных дорог

• Автор: Юренко, Константин Иванович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 206 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ .

Глава 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ .

1.1. Обзор и сравнительный анализ бортовых систем управления подвижного состава железных дорог

1.2. Анализ проблемы безопасности БСУ ПСЖД

1.3. Выявление особенностей бортовых микропроцессорных систем управления подвижного состава как объекта защиты и анализ используемой для построения БСУ ПСЖД элементной базы

1.4. Анализ нормативной базы и научнометодологических концепций в области ИБ.

1.5. Анализ программноаппаратных средств защиты вычислительных систем .

1.6. Определение требований к устройству контроля и защиты и постановка

задач исследования

Выводы по первой главе.
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
МУКЗ С БСУ.
2.1. Выбор обобщенного подхода к анализу безопасности БСУ и построение модели информационной среды БСУ ПСЖД
2.2. Разработка моделей поведения нарушителей
2.3. Разработка модели угроз БСУ ПСЖД
2.4. Методика оценки уровня защищнности.
2.5. Обобщнная модель взаимодействия МУКЗ с БСУ и
оценка уровня защищнности.
Выводы по второй главе.
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МИКРОПРОЦЕССОРНОГО УСТРОЙСТВА КОНТРОЛЯ И ЗАЩИТЫ БСУ ПСЖД
3.1. Разработка алгоритмов контроля и защиты БСУ
3.2. Формулировка задач анализа и синтеза МУ КЗ.
3.3. Построение модели функционирования БСУ с МУКЗ и выбор метода моделирования.
3.4. Разработка имитационной модели и подготовка исходных данных для имитационного эксперимента
3.5. Проведение имитационного эксперимента и выбор числа и типа процессоров МУКЗ .
3.6. Выбор дисциплины обслуживания и расчт вероятностновременных характеристик МУКЗ
3.7. Методика аналитического определения характеристик МУКЗ
3.8. Описание разработанного устройства и его технические
характеристики.
Выводы по третьей главе.
Глава 4. ОЦЕНКА НАДЖНОСТИ УСТРОЙСТВА
КОНТРОЛЯ И ЗАЩИТЫ.
4.1. Нормирование показателей наджности МУКЗ
4.2. Оценка наджности аппаратных средств МУКЗ
4.3. Оценка наджности программного обеспечения МУКЗ
Выводы по четвертой главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ОСНОВНЫМ РЕЗУЛЬТАТАМ РАБОТЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Центральный контроллер ЦМК обеспечивает обмен информацией между всеми контроллерами управления и пультом машиниста по дублированному интерфейсу 8-5, диагностику состояния электрооборудования и связь с приборами железнодорожной автоматики (КЛУБ, САУТ) и приёмноконтакторным устройством ПКУ по интерфейсу 8-2. Технологический контроллер управления МПК последовательно опрашивает различные датчики, сельсины задатчиков скорости и тока, принимает дискретные сигналы состояния оборудования электровоза. Рис. Он же вычисляет значения выходных управляющих воздействий по программе, соответствующей алгоритму управления, и выдает фазовые импульсы управления выпрямительно-инверторными преобразователями, фазовые импульсы управления выпрямительными установками возбуждения и дискретные сигналы управления силовыми реле и пневмовентиляторами. Контролеры ЦМК и МПК выполнены на основе IBM - совместимых одноплатных промышленных контроллеров Octagon и набора периферийных модулей (АЦП, ввода-вывода, таймеров, плат расширения и др. MicroPC. Контроллер Octagon включает в себя / МГц процессор 6СХ фирмы Intel, последовательные порты СОМ1 (RS-2) и COM2 (RS-2), параллельный порт LPT1, DOS в ПЗУ, 4 Мбайт динамической оперативной памяти, 8 кбайт статического ОЗУ и 1 Мбайт флэш-памяти. IBM - совместимого микроконтроллера, модуль таймеров -счётчиков, модуль дискретного ввода - вывода, блок питания и устройство связи с объектом (УСО), содержащее блоки обработки частотных сигналов, токового ограничения, распределителя - формирователя, аппаратной защиты оборудования от превышения допустимых электрических уровней сигналов (рис. Основу данной БСУ составляет набор модулей семейства фирмы Octagon Systems (США), А, , , , и устройство связи с объектом (УСО) собственной разработки. Все модули формата Micro-PC установлены в конструктив той же фирмы. Конструктивно система выполнена на основе шкафа производства АО “Механика”, в котором смонтированы Micro-PC и платы УСО форматом 0x3,5 мм. Рис. Как улучшенная альтернатива МСУД1 в ВЭлНИИ была разработана микропроцессорная система управления и диагностики электрооборудования электровоза МУСД-Н [3,4] (рис. ЭП1, 2ЭС5К, ВЛТК(СК) и других, автоматического управления режимами движения, контроля состояния оборудования электровоза, выдачу машинисту и в энергонезависимый съёмный накопитель информации о состоянии оборудования. Блоки индикации БИ соединяются между собой и блоком БУ-3 двумя мультиплексными последовательными каналами типа 8-5 (один основной, другой - резервный). При установке аппаратуры МСУД-Н на двухсекционных электровозах в каждой секции устанавливается свой БУ-3, на пульте машиниста - БИ и все эти аппараты внутри секции и между секциями объединяются последовательным каналом типа 8-5. При этом секция, из которой ведётся управление электровозом, является ведущей и её блок БУ-3 выполняет функции «мастера», а блок управления другой секции выполняет функции ведомого и его БУ-3 выполняет команды, поступающие по последовательному каналу связи. Аппаратура БУТП состоит из двух идентичных микропроцессорных контроллеров МПК1 и МПК2, причем МПК1 считается основным, а МПК2 - резервным. Контроллер ЦМК имеет входы от мультиплексных каналов 8-5, причем автоматически включается в работу тот, который связан с работающим микропроцессорным контроллером БУТП. Кроме этих связей, ЦМК через последовательный канал 8-2 подключается к приемному контактирующему бортовому устройству ПКБ, посредством которого можно считывать и записывать информацию на съёмный энергонезависимый регистратор ЭР. Задатчики и органы управления контроллеров машиниста КМ связаны со входами МПК1 (МПК2) проводным монтажом. Сигналы от КЛУБа и САУТа также поступают на входы портов ЦМК по проводному монтажу. Таким же монтажом связаны входы и выходы МПК1, МПК2 и ЦМК с датчиками, оборудованием и элементами схемы управления электровозом. Микропроцессорная система управления асинхронным тяговым приводом [5,6], разработанная ВЭлНИИ для промышленного электровоза НПМ-2, состоит из двух одинаковых блоков управления БУ-9, работающих параллельно и соединенных между собой и пультом машиниста каналами связи. Блок управления обеспечивает как поосное, так и групповое управление приводом тележки.